Detection of seasonal variability in microclimatic borders and ecotones between forest and savanna

Along eight forest-savanna transects, the borders, the width of associated ecotones, and the depth-of-edge influence (DEI) towards the forest interior were determined on the basis of microclimatic parameters. The analysis focused on the seasonal variability of microclimate at the forest-savanna ecotone that has so far rarely been investigated. The study was located in an intact mosaic of semi-deciduous forests and savanna in the Comoé National Park (north-eastern Ivory Coast). The microclimatic parameters air temperature, air humidity, and vapor pressure deficit were measured from the dry season (February) until the rainy season (September) during five measurement periods (MP). Borders and ecotones including their confidence intervals were determined by a border-and-ecotone detection analysis, which is based on non-linear regression analysis. The ecotone limits were interpreted as DEI towards the two habitats. During the dry season, the microclimatic border between forest and savanna was located further towards the forest interior than during the rainy season. This may be caused by different foliation patterns of tree species at the forest interior and the forest boundary, with the latter being completely defoliated during the dry season. In addition, the variability of microclimatic parameters was higher and differences between forest and savanna were less pronounced during the dry season. The minimum DEI towards the forest interior was 27.4±15.5 m for air humidity in the rainy season (MP-5). The maximum DEI of 137.3 ±138.3 m occurred for air temperature in the dry season (MP-1). The average DEI for all microclimate parameters and MPs was 50.5 m. These DEI values are similar to observations from temperate and tropical forest boundaries in the literature. As microclimate borders proved to shift over the seasons, detailed knowledge of species’ responses to this variability appears to be essential for predicting concomitant dynamics of forest core areas.

ZusammenfassungEntlang von acht Wald-Savanne-Transekten wurden die Grenzen und die Breiten zugehöriger Ökotone und die Eindringtiefe von Randeffekten (DEI) zum Waldinnern hin auf der Grundlage mikroklimatischer Parameter ermittelt. Die Analyse konzentrierte sich auf die saisonale Variabilität des Mikroklimas im Wald-Savanne-Ökoton, die bislang kaum untersucht wurde. Die Untersuchungen fanden in einem intakten Mosaik aus halbimmergrünen Wäldern und Savannen im Comoé-Nationalpark (nordöstliche Elfenbeinküste) statt. Die mikroklimatischen Parameter Lufttemperatur, Luftfeuchte und Dampfsättigungsdefizit wurden von der Trockenzeit (Februar) bis in die Regenzeit (September) während fünf Messperioden (MP) gemessen. Grenzen und Ökotone wurden mit ihren Konfidenzintervallen mittels einer Grenz-und-Ökoton-Detektionsanalyse (BEDA) ermittelt, die auf nicht-linearer Regressionsanalyse basiert. Die Ökotongrenzen wurden als DEI in Richtung beider Habitate interpretiert. Während der Trockenzeit befand sich die mikroklimatische Grenze zwischen Wald und Savanne weiter in Richtung des Waldinneren als während der Regenzeit. Dies könnte durch unterschiedliche Belaubungsmuster der Baumarten im Innern und an den Rändern der Wälder verursacht sein, wobei Letztere während der Trockenzeit vollständig entlaubt sind. Ferner waren während der Trockenzeit die Variabilität der mikroklimatischen Parameter höher und Unterschiede zwischen Wald und Savanne weniger ausgeprägt. Die minimale DEI Richtung Waldinnerem betrug für den Faktor Luftfeuchte in der Regenzeit (MP-5) 27,4±15,5 m. Die maximale DEI von 137,3±138,3 m wurde für die Lufttemperatur in der Trockenzeit bestimmt (MP-1). Die mittlere DEI für alle mikroklimatischen Parameter und MPs betrug 50.5 m. Diese DEI-Werte ähneln den Literaturwerten für temperate und tropische Waldränder. Da sich die mikroklimatischen Grenzen mit den Jahreszeiten verschieben, erscheint eine detaillierte Kenntnis der Reaktion von Arten auf diese Variabilität wesentlich für eine Voraussage der damit einher gehenden Dynamik von Waldkernflächen.